纳米二氧化硅(SiO2)俗称白炭黑,表面存在的大量硅羟基使其具有亲水性和极强的表面极性。纳米二氧化硅在作为填料添加到高分子聚合物中时,难以浸润和分散,易出现团聚现象,从而出现生产过程中分散效果不理想的情况。表面改性处理可以将其固有的亲水性转变为疏水性,增强对高分子聚合物的界面粘接能力,改善其分散性,以获得良好的应用表现。纳米二氧化硅改性是指通过在材料粒子表面进行分散、修饰和反应,使其具有独特的结构和功能,从而增强其物化性能,实现高性能材料的制备。纳米二氧化硅改性方法有酯化法、偶联剂覆盖法、聚合物接枝法、聚合物包覆法等,其中使用硅烷偶联剂进行改性较为常见。梅俊飞等[1]以两种KH560基偶联剂和Si69及KH570作为改性剂,对白炭黑进行湿法改性,然后制备了白炭黑/天然橡胶复合材料,并比较了4种不同产物的相关性能。刘艳阳等[2]以工业纳米二氧化硅为原料,用十七氟癸基三甲氧基硅烷制备了一种改性纳米二氧化硅。改性后的材料呈单分散状态,对钻井液的流变性能影响较小,具有较强的滤失造壁能力和封堵能力。Huang等[3]采用原位聚合法制备了聚酰亚胺/二氧化硅(PI/SiO2)复合材料,研究了硅烷偶联剂KH560的用量对复合薄膜结构和性能的影响。使用KH560的样品在可见光范围内的透过率增加,拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率都发生了较大的变化。Anand等[4]对炭黑(CB)/二氧化硅增强的天然橡胶(NR)/丁苯橡胶(SBR)共混物以及有无硅烷偶联剂(SCA)进行了考察分析,除最大转矩外,添加SCA的NR/SBR-CB/SiO2复合材料的最佳硫化时间和最小转矩均低于未添加SCA的复合材料。全球纳米二氧化硅2021年产能近46万t/a[5],同比增加约3%,我国产能约为18万t/a,占全球总产能的39%;预计到2026年,全球二氧化硅产能将达到57万t/a。亲水型二氧化硅价格约为4万~7万元/t,疏水型产品价格更高。所以,无论亲水产品还是疏水产品,行业上下游仍有很大发展空间。本研究采用典型硅烷偶联剂KH550,在乙醇水溶液中对亲水二氧化硅进行改性,并对材料的结构、表面形貌进行测定。通过测试验证了KH550对于二氧化硅的改性表现,研究了KH550用量对二氧化硅粒子吸油值、失重率的影响,探索了二氧化硅改性的最优条件,讨论了改性后二氧化硅粒子的表面性能及作用机制。1实验部分1.1原料与试剂纳米气相二氧化硅,瓦克化学(中国)有限公司;硅烷偶联剂KH550(3-氨丙基三乙氧基硅烷),南京道宁化工有限公司。科研开发KH550改性纳米二氧化硅的研究蒋喆华...